JP6344647B2 - 蛍光物質及びその製造方法 - Google Patents
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本発明の蛍光物質は、分子量が1〜7kDaであるものが好ましい。
本発明の蛍光物質の製造方法においては、酸素ガスを含む雰囲気下で前記反応を行うことが好ましい。
なお、本明細書において、「3MGA等」との記載は、特に断りのない限り、上記のように3MGA及びその塩を包括したものを意味するものとする。
一方、下記式に示すように、3MGAは、リグニン由来の成分であるシリングアルデヒド(以下、「SYAL」と略記することがある)から、シリンガ酸(以下、「SYAC」と略記することがある)を経て誘導可能な化合物である。3MGAは、このような経路を経る化学的手法によっても得ることが可能である。リグニンは、植物細胞壁の15〜30%を占める主要な成分であり、複雑な構造を有し、未利用バイオマスの一つである。本発明は、このようなリグニン由来の成分であるSYALが利用可能であり、未利用バイオマスの有効利用という観点でも非常に有用性が高い。
トリプトン及びペプトンも天然物からの抽出物に分類可能であるが、前記「天然物からの抽出物である培養基材」とは、ここではトリプトン及びペプトン以外のものを意味する。
前記天然物からの抽出物で好ましいものとしては、酵母エキス、肉エキス(獣肉エキス、魚肉エキス等)、麦芽エキス等が例示できる。
3MGA等を溶解させる溶媒としては、水、有機溶媒が例示でき、前記有機溶媒としては、ジメチルスルホキシド(DMSO)等のスルホキシド等、親水性溶媒が例示できる。ここで、「親水性溶媒」とは、水と均一に混合可能な溶媒を意味する。
培地原料を溶解させる溶媒としては、水が例示できる。すなわち、培地原料の溶液としては、水溶液が例示でき、例えば、目的とする培地原料を含有する液状の培地自体を用いてもよい。
また、前記混合液において、反応前の前記培地原料の濃度(初期濃度)は、0.01〜15質量%であることが好ましく、0.05〜10質量%であることがより好ましい。
同様に、前記混合液においては、前記培地原料が溶解していることが好ましい。このようにすることで、蛍光物質の収量が向上する。
そして、前記混合液においては、3MGA等及び前記培地原料が共に溶解していることが特に好ましい。
前記その他の成分の種類は特に限定されず、目的に応じて適宜選択できる。また、前記その他の成分の使用量も、その種類に応じて適宜調節すればよい。
本発明においては、蛍光物質の生成が阻害される傾向があることから、前記その他の成分として、グルコース等の糖類(単糖、オリゴ糖)を用いないことが好ましい。
通常、反応温度は、4〜80℃であることが好ましく、15〜60℃であることがより好ましく、20〜40℃であることが特に好ましい。
反応時間は、反応温度に応じて適宜調節すればよいが、12〜120時間であることが好ましく、24〜72時間であることがより好ましい。
撹拌は、例えば、撹拌子又は撹拌翼等を回転させる方法、超音波を加える方法等、公知の方法で行えばよい。
振とうは、例えば、振とう培養器を用いる方法等、公知の方法で行うことができる。
例えば、反応終了後は、公知の手法によって、必要に応じて後処理を行い、蛍光物質を取り出すことができる。すなわち、適宜必要に応じて、ろ過、洗浄、抽出、pH調整、脱水、濃縮、ゲルろ過等の後処理操作をいずれか単独で、又は二種以上組み合わせて行い、濃縮、再沈殿、カラムクロマトグラフィー、ゲルろ過、凍結乾燥等の操作をいずれか単独で、又は二種以上組み合わせて行うことで、蛍光物質を取り出せる。また、蛍光物質は、さらに必要に応じて、再沈殿、カラムクロマトグラフィー、ゲルろ過、抽出、溶媒による撹拌洗浄等の操作をいずれか単独で、又は二種以上組み合わせて一回以上行うことで、精製してもよい。
また、反応終了後は、必要に応じて後処理を行った後、蛍光物質を取り出すことなく、引き続き目的とする用途に蛍光物質を用いてもよい。
そして、本発明に係る蛍光物質は、芳香族環を有していないにもかかわらず、芳香族環を有する3MGAを一つの原料として得られるものであり、これは全く意外なことである。
なお、本実施例における「数平均分子量」は、特に断りの無い限り、HPLC分析でのピーク面積値のデータを用いて算出したものである。
[実施例1]
濃度が5質量%であるトリプトン水溶液と、滅菌済みの濃度が1000mg/mLである3MGAのDMSO溶液とを混合し、混合液を得た。このとき、得られた混合液中での反応前の濃度(初期濃度)が、トリプトンは5質量%となるように、3MGAは1質量%となるように調節した。すなわち、トリプトン水溶液と、3MGAの前記滅菌済みDMSO溶液との混合時において、トリプトンの使用量は、3MGAの使用量1質量部に対して、5質量部である。3MGAの前記滅菌済みDMSO溶液は、濃度が1000mg/mLである3MGAのDMSO溶液を調製し、細孔径が0.22μmのフィルターを用いて、このDMSO溶液をろ過滅菌することで調製した。
ここで、3MGAの前記滅菌済みDMSO溶液を調製した理由は、培地原料を用いるにあたって、3MGA又はDMSOに由来する微生物の混入を抑制し、蛍光物質の製造時における微生物の関与の可能性を排除しておくためであり、これは本発明においては任意の操作である。本発明に係る蛍光物質の製造時に、上記のような滅菌操作は、必ずしも必要ではない。
また、用いたトリプトンは、原料である牛乳カゼインを消化酵素であるブタすい臓抽出物で消化(分解)したもの(日本BD社製「BD BactoTM Tryptone」)である。
次いで、ロータリーエバポレーターを用いて得られた反応液を濃縮乾固し、メタノールを添加して乾固物を溶解させた。Shepadex LH20カラム(20 mm i.d.×240 mm)を用いて、得られたメタノール溶液をサイズ排除クロマトグラフィー(溶出液:メタノール、流速1.5mL/分、室温)に供し、未反応の3MGAを含まず、且つUV照射によって蛍光が認められる画分を得た。
次いで、この画分を濃縮乾固し、得られた乾固物を水に溶解させた後、凍結乾燥させて、蛍光物質の粉末を得た。
1H−NMR及び13C−NMRは、日本電子社製「ECA−500」を用いて分析を行い、溶媒として重水(D2O)を用い、積算回数を1H−NMRでは32回、13C−NMRでは15000回とした。
図2に示すように、蛍光物質はATR−FT/IRのスペクトルにおいて、C=Oに由来するシグナル(1650cm−1付近)と、O−Hに由来するシグナル(3300cm−1付近)が見られ、それ以外のシグナル(ピーク)はブロードであった。ただし、芳香族環に由来するシグナル(900〜650cm−1、芳香族環のC−H面外変角振動)が見られず、蛍光物質が非芳香族の有機化合物であることを示していた。
なお、蛍光物質の1H−NMR及び13C−NMRのスペクトルは、3MGA、SYAL及びSYACの1H−NMR並びに13C−NMRのスペクトルとは異なっていた。
表1に示すように、培地原料の種類と、混合液中での反応前の培地原料の濃度(初期濃度)とを、表1に示すとおりとした点以外は、実施例1と同様に、蛍光物質を得た。例えば、実施例6では、トリプトンを用いてその前記初期濃度を1質量%とするのに代えて、トリプトン及び酵母エキスを用い、トリプトンの前記初期濃度を1質量%、酵母エキス(固形分)の前記初期濃度を0.5質量%とした点以外は、実施例1と同様に蛍光物質を得た。
なお、LB培地は、トリプトン及び酵母エキスを、トリプトン/酵母エキス(固形分)=2/1(質量比)で含有するものであり、実施例8では、このLB培地と、3MGAの前記滅菌済みDMSO溶液とを混合して、得られた混合液中での前記初期濃度が、トリプトンは1質量%となるように、酵母エキス(固形分)は0.5質量%となるように調節した。
また、MB培地は、ペプトン及び酵母エキスを、ペプトン/酵母エキス(固形分)=1/1(質量比)で含有するものであり、実施例9では、このMB培地と、3MGAの前記滅菌済みDMSO溶液とを混合して、得られた混合液中での前記初期濃度が、ペプトン及び酵母エキス(固形分)のいずれもが0.5質量%となるように調節した。
そして、各実施例において、48時間好気的に撹拌した後の濃縮乾固前の反応液の蛍光強度を測定した。その結果を、励起光及び蛍光の極大波長と共に、表1に示す。
また、表1から明らかなように、得られた蛍光物質は、トリプトンを用いた場合(実施例2、6、8)に、蛍光強度が比較的高かった。
表2に示すように、混合液中での反応前のトリプトンの濃度(初期濃度)を、1質量%に代えて、表1に示すとおりとした点以外は、実施例1と同様に蛍光物質を得た(実施例10〜15)。さらに、トリプトンを用いなかった点以外は、実施例1と同様に蛍光物質の製造を試みた(比較例1)。
そして、各実施例及び比較例において、48時間好気的に撹拌した後の濃縮乾固前の反応液の蛍光強度を測定した。その結果を、励起光及び蛍光の極大波長と共に、表2に示す。
また、表2から明らかなように、実施例10〜13で、蛍光強度が比較的高かった。
一方、トリプトンを用いなかった比較例1では、蛍光物質が得られず、蛍光強度を測定できなかった。
Claims (5)
- 3−O−メチルガリック酸及びその塩からなる群から選択される1種以上と、トリプトン、ペプトン、酵母エキス、LB培地、及びMB培地からなる群から選択される1種以上とを混合し、反応させて得られた蛍光物質。
- 芳香族環を有しない請求項1に記載の蛍光物質。
- 分子量が1〜7kDaである請求項1又は2に記載の蛍光物質。
- 3−O−メチルガリック酸及びその塩からなる群から選択される1種以上と、トリプトン、ペプトン、酵母エキス、LB培地、及びMB培地からなる群から選択される1種以上とを混合し、反応を行う工程を有する蛍光物質の製造方法。
- 酸素ガスを含む雰囲気下で前記反応を行う請求項4に記載の蛍光物質の製造方法。
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